Слайд 2Сгорание топлива это реакция быстрого окисления углеводородов
кислородом. При этом образуется вспышка, молекулярные
связи разрываются, накопившаяся энергия выделяется в виде теплоты
Слайд 3При сгорании 1кг топлива выделяется следующее количество теплоты бензин – 44·106 Дж/кг,
дизельное
топливо – 42·106 Дж/кг,
метан – 33,8·106 Дж/кг.
Слайд 4Конечная реакция сгорания водорода и углерода в результате окисления кислородом протекает так:
2Н2 +
О2 = 2Н2О; С + О2 = СО2.
Слайд 5Горение – сложный процесс. Факел горящих углеводородов напоминает своеобразный организм, живущий до тех
пор, пока в его огненной оболочке, в которую поступает газифицированное топливо и кислород воздуха, происходит правильный обмен веществ
Слайд 6Даже простейшие газообразные (метан, этилен, пары бензина) сами по себе не «горючи», пока
не будут преобразованы до простейших составляющих в виде молекул СО и Н2
Слайд 7При окислении (горении) углеводородная молекула «опускается» на более низкие энергетические уровни и достигает
нулевого уровня, когда полностью разваливается на углекислый газ СО2 и воду Н2О
Слайд 8Очаг горения – совокупность трех потоков: теплового (энергетического) и двух материальных – окислителя
О2 и топлива
Слайд 9Окисление – реакция взаимодействия молекул углеводородного топлива с молекулами кислорода. Если температура воздуха
достигает требуемого значения, то окисление переходит в процесс горения
Слайд 10В жидком топливе имеют место легкие, средние и тяжелые молекулы. В процессе распыливания
топлива легкие фракции уже являются газифицированными и в окружении кислорода воздуха под действием температуры электрической искры (10000 0С) воспламеняются, образуя начальную зону пламени (бензиновые двигатели)
Слайд 11Далее действует принцип цепной реакции. Под влиянием температуры более тяжелые молекулы испаряются, прогреваются,
расщепляются на более мелкие (газифицируются) и в упрощенном газообразном состоянии вступают в процесс горения
Слайд 12Теоретическое количество воздуха, необходимое для сгорания 1кг бензина, определяют из выражения
L0 = 1/0,23(8C/3
+ 8H) = 1/0,23(8·0,855/3 + 8·0,145) ≈ 15 кг.
Слайд 13В воздухе 23 % O2; 1кг бензина содержит 0,855 кг С и 0,145
кг Н.
Коэффициент избытка воздуха – это отношение действительно поступившего количества воздуха в цилиндр к теоретически необходимому:
α = LД/LO, идеал – LД = LО => α = 1.
Слайд 14Если α > 1, смесь бедная; α < 1, – богатая
Слайд 15Используя формулу Менделеева - Клапейрона
PV = mPT, можно определить массу воздуха, поступившего в
цилиндр, и требуемое
количество топлива
Слайд 16Процесс сгорания в координатах Р – φ изображен на рисунке (φ – угол
поворота коленчатого вала). Примерно за 20 … 30 градусов до ВМТ подаётся искра (10 000 0С), горючая смесь воспламеняется, кривая сгорания отделяется от кривой сжатия
Слайд 17У двигателя с искровым зажиганием процесс сгорания можно условно разбить на три фазы:
1 – начальный период горения (сгорает 6 … 8 % топлива от начала подачи искры до начала сгорания топлива и повышения давления); 2 – основная фаза горения (80 % топлива); 3 – догорание
Слайд 18При нормальном процессе сгорания воспламенение свежих порций рабочей смеси и перемешивание фронта пламени
по камере сгорания происходит вследствие передачи тепла под действием теплопроводности и лучеиспускания
Слайд 19По анализу изменения давления во второй фазе сгорания судят о жесткости процесса сгорания
(скорости повышения давления). Двигатель дожен работать мягко, без стуков с плавным повышением давления
Слайд 20Нормальный процесс сгорания протекает со скоростью 20 … 50 м/с. В процессе детонации
скорость сгорания достигает 2 … 3 тыс. м/с. На осциллограмме процесс сгорания (в зоне третьей фазы) наблюдается в виде затухающих острых пиков
Слайд 21На детонационное сгорание топлива влияют:
1. Степень сжатия (повышение степени сжатия ускоряет детонацию).
2. Угол
опережения зажигания.
3. Сорт топлива (октановое число меньше, детонация больше).
4. Частота вращения коленчатого вала
Слайд 22Причиной детонации является образование перекисей. Кислород при высокой температуре внедряется в углеводородную молекулу
топлива,
повышая её способность к самовоспламенению
Слайд 23Детонационному (взрывному) сгоранию подвергается та часть горючей смеси, которая должна сгореть в последнюю
очередь
Слайд 24Перекиси накапливаются в несгоревшей части рабочей смеси и при достижении критической концентрации
распадаются со
взрывом и выделением большого количества тепла, активизируя всю рабочую смесь
Слайд 25В современных автомобилях в блоке цилиндров установлен датчик детонации. При появлении детонации сигнал
с датчика передается на бортовой компьютер, который при помощи исполнительного механизма уменьшает угол опережения зажигания и снижает детонацию